Geburtsstunde des Sonnensystems auf dem Prüfstand

Verhältnis der Uran-Isotope in Meteoriten deutet auf niedrigeres Alter hin.

Das zurzeit allgemein anerkannte Alter unseres Sonnensystems beträgt 4,567 Milliarden Jahre. Ermittelt wurde es 2002 von Forschern anhand des radioaktiven Zerfalls von Uran zu Blei, dem Goldstandard der Altersbestimmung in den Geo- und Planetenwissenschaften. Um diese radioaktive Uhr präzise anwenden zu können, muss man allerdings das Verhältnis der beiden langlebigen Uranisotope ²³⁸U/²³⁵U (die Uranisotopie) genau kennen. Bisher galt dieses Verhältnis als konstant. Nun haben Frankfurter Geowissenschaftler gemeinsam mit Kollegen von der Arizona State University gezeigt, dass es gerade in dem ältesten Material des Sonnensystems, den Meteoriten, erhebliche Variationen in der Uranisotopie gibt. Hätte man die jüngst untersuchten Kalzium-Aluminium-reichen Einschlüsse (CAIs) einiger Meteoriten zur Altersbestimmung herangezogen, wäre das Sonnensystem bis zu fünf Millionen Jahre zu alt datiert worden.

Um zu verstehen, wie die Variationen in der Uranisotopie zustande kommen, muss man wissen, dass unser Sonnensystem aus Sternenstaub entstanden ist. Dieser stammt aus Sternen, die einige Millionen oder sogar Milliarden Jahre vor der Geburt unseres Sonnensystems explodierten. Bei solchen Supernova-Explosionen wurden die schweren Elemente erzeugt, unter ihnen auch Uran. Die Wissenschaftler um Stefan Weyer konnten nun nachweisen, dass bei der Geburt unseres Sonnensystems noch ein sogenanntes Trans-Uran - das Element Curium - existierte. Dieses nach der zweifachen Nobelpreisträgerin Marie Currie benannte Element (beziehungsweise das Isotop ²⁴⁷Cm), zerfällt mit einer Halbwertszeit von circa 15 Millionen Jahren in eines der beiden noch existierenden Uranisotope (²³⁵U). Auf diese Weise verschiebt sich das Verhältnis der Uran-Isotope zugunsten des ²³⁵U.

Das bisher bei der Uran-Isotopie von Meteoriten nicht berücksichtigte Curium stammt nach Berechnungen der Forscher aus einer Sternenexplosion, die etwa 100 Millionen Jahre vor der Geburt unseres Sonnensystems stattfand. Für die Astronomie kann diese neu entdeckte Supernova als ein wichtiger Bezugspunkt zur Datierung kosmologischer Ereignisse herangezogen werden.

Müssen wir das Alter des Sonnensystems nun völlig revidieren? "Ganz so gravierend ist die Lage wahrscheinlich nicht", so Stefan Weyer, der das Forschungsprojekt während seiner Zeit an der Goethe-Universität betreute. Das Probenmaterial lieferten die Sammlung der Arizona State University und die Meteoritenforscherin Jutta Zipfel vom Senckenberg Institut. Wie der inzwischen an der Universität Köln arbeitende Weyer erklärt, gab es auch Altersbestimmungen an anderen Materialien aus dem frühen Sonnensystem, die sich nur kurz nach den Kalzium-Aluminium-reichen Einschlüssen (CAIs) in den Meteoriten gebildet haben. In diesen Materialien war vermutlich auch deutlich weniger Curium, so dass nur geringere Abweichungen von der bekannten Uran-Isotopie vorlagen. "Vermutlich haben also die Altersbestimmer Glück gehabt und bei ihren Datierungen keine CAIs erwischt, die allzu sehr vom Curiumzerfall betroffen waren". Um allerdings zukünftig das Alter des Sonnensystems besser bestimmen zu können, will Weyer in einem neuen Forschungsprojekt die Uran-Blei Uhr von CAIs - dem ältesten Material unseres Sonnensystems - mit exakten Uranisotopenmessungen kombinieren.

Goethe-Universität Frankfurt am Main

AL